crypto/libressl/crypto/gost/gostr341001.c

   1 /* $OpenBSD: gostr341001.c,v 1.7 2017/01/29 17:49:23 beck Exp $ */
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2014 Dmitry Eremin-Solenikov <dbaryshkov@gmail.com>
   4  * Copyright (c) 2005-2006 Cryptocom LTD
   5  *
   6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   7  * modification, are permitted provided that the following conditions
   8  * are met:
   9  *
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  *
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  15  *    the documentation and/or other materials provided with the
  16  *    distribution.
  17  *
  18  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this
  19  *    software must display the following acknowledgment:
  20  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  21  *    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.openssl.org/)"
  22  *
  23  * 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
  24  *    endorse or promote products derived from this software without
  25  *    prior written permission. For written permission, please contact
  26  *    openssl-core@openssl.org.
  27  *
  28  * 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
  29  *    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
  30  *    permission of the OpenSSL Project.
  31  *
  32  * 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
  33  *    acknowledgment:
  34  *    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
  35  *    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.openssl.org/)"
  36  *
  37  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
  38  * EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  39  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  40  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
  41  * ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  42  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
  43  * NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  44  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  45  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  46  * STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  47  * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  48  * OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  49  * ====================================================================
  50  */
  51
  52 #include <string.h>
  53
  54 #include <openssl/opensslconf.h>
  55
  56 #ifndef OPENSSL_NO_GOST
  57 #include <openssl/bn.h>
  58 #include <openssl/err.h>
  59 #include <openssl/gost.h>
  60
  61 #include "bn_lcl.h"
  62 #include "gost_locl.h"
  63
  64 /* Convert little-endian byte array into bignum */
  65 BIGNUM *
  66 GOST_le2bn(const unsigned char *buf, size_t len, BIGNUM *bn)
  67 {
  68         unsigned char temp[64];
  69         int i;
  70
  71         if (len > 64)
  72                 return NULL;
  73
  74         for (i = 0; i < len; i++) {
  75                 temp[len - 1 - i] = buf[i];
  76         }
  77
  78         return BN_bin2bn(temp, len, bn);
  79 }
  80
  81 int
  82 GOST_bn2le(BIGNUM *bn, unsigned char *buf, int len)
  83 {
  84         unsigned char temp[64];
  85         int i, bytes;
  86
  87         bytes = BN_num_bytes(bn);
  88         if (len > 64 || bytes > len)
  89                 return 0;
  90
  91         BN_bn2bin(bn, temp);
  92
  93         for (i = 0; i < bytes; i++) {
  94                 buf[bytes - 1 - i] = temp[i];
  95         }
  96
  97         memset(buf + bytes, 0, len - bytes);
  98
  99         return 1;
 100 }
 101
 102 int
 103 gost2001_compute_public(GOST_KEY *ec)
 104 {
 105         const EC_GROUP *group = GOST_KEY_get0_group(ec);
 106         EC_POINT *pub_key = NULL;
 107         const BIGNUM *priv_key = NULL;
 108         BN_CTX *ctx = NULL;
 109         int ok = 0;
 110
 111         if (group == NULL) {
 112                 GOSTerror(GOST_R_KEY_IS_NOT_INITIALIZED);
 113                 return 0;
 114         }
 115         ctx = BN_CTX_new();
 116         if (ctx == NULL) {
 117                 GOSTerror(ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 118                 return 0;
 119         }
 120         BN_CTX_start(ctx);
 121         if ((priv_key = GOST_KEY_get0_private_key(ec)) == NULL)
 122                 goto err;
 123
 124         pub_key = EC_POINT_new(group);
 125         if (pub_key == NULL)
 126                 goto err;
 127         if (EC_POINT_mul(group, pub_key, priv_key, NULL, NULL, ctx) == 0)
 128                 goto err;
 129         if (GOST_KEY_set_public_key(ec, pub_key) == 0)
 130                 goto err;
 131         ok = 1;
 132
 133         if (ok == 0) {
 134 err:
 135                 GOSTerror(ERR_R_EC_LIB);
 136         }
 137         EC_POINT_free(pub_key);
 138         if (ctx != NULL) {
 139                 BN_CTX_end(ctx);
 140                 BN_CTX_free(ctx);
 141         }
 142         return ok;
 143 }
 144
 145 ECDSA_SIG *
 146 gost2001_do_sign(BIGNUM *md, GOST_KEY *eckey)
 147 {
 148         ECDSA_SIG *newsig = NULL;
 149         BIGNUM *order = NULL;
 150         const EC_GROUP *group;
 151         const BIGNUM *priv_key;
 152         BIGNUM *r = NULL, *s = NULL, *X = NULL, *tmp = NULL, *tmp2 = NULL, *k =
 153             NULL, *e = NULL;
 154         EC_POINT *C = NULL;
 155         BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
 156         int ok = 0;
 157
 158         if (ctx == NULL) {
 159                 GOSTerror(ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 160                 return NULL;
 161         }
 162         BN_CTX_start(ctx);
 163         newsig = ECDSA_SIG_new();
 164         if (newsig == NULL) {
 165                 GOSTerror(ERR_R_MALLOC_FAILURE);
 166                 goto err;
 167         }
 168         s = newsig->s;
 169         r = newsig->r;
 170         group = GOST_KEY_get0_group(eckey);
 171         if ((order = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 172                 goto err;
 173         if (EC_GROUP_get_order(group, order, ctx) == 0)
 174                 goto err;
 175         priv_key = GOST_KEY_get0_private_key(eckey);
 176         if ((e = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 177                 goto err;
 178         if (BN_mod_ct(e, md, order, ctx) == 0)
 179                 goto err;
 180         if (BN_is_zero(e))
 181                 BN_one(e);
 182         if ((k = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 183                 goto err;
 184         if ((X = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 185                 goto err;
 186         if ((C = EC_POINT_new(group)) == NULL)
 187                 goto err;
 188         do {
 189                 do {
 190                         if (!BN_rand_range(k, order)) {
 191                                 GOSTerror(GOST_R_RANDOM_NUMBER_GENERATOR_FAILED);
 192                                 goto err;
 193                         }
 194                         /*
 195                          * We do not want timing information to leak the length
 196                          * of k, so we compute G*k using an equivalent scalar
 197                          * of fixed bit-length.
 198                          */
 199                         if (BN_add(k, k, order) == 0)
 200                                 goto err;
 201                         if (BN_num_bits(k) <= BN_num_bits(order))
 202                                 if (BN_add(k, k, order) == 0)
 203                                         goto err;
 204
 205                         if (EC_POINT_mul(group, C, k, NULL, NULL, ctx) == 0) {
 206                                 GOSTerror(ERR_R_EC_LIB);
 207                                 goto err;
 208                         }
 209                         if (EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group, C, X,
 210                             NULL, ctx) == 0) {
 211                                 GOSTerror(ERR_R_EC_LIB);
 212                                 goto err;
 213                         }
 214                         if (BN_nnmod(r, X, order, ctx) == 0)
 215                                 goto err;
 216                 } while (BN_is_zero(r));
 217                 /* s = (r*priv_key+k*e) mod order */
 218                 if (tmp == NULL) {
 219                         if ((tmp = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 220                                 goto err;
 221                 }
 222                 if (BN_mod_mul(tmp, priv_key, r, order, ctx) == 0)
 223                         goto err;
 224                 if (tmp2 == NULL) {
 225                         if ((tmp2 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 226                                 goto err;
 227                 }
 228                 if (BN_mod_mul(tmp2, k, e, order, ctx) == 0)
 229                         goto err;
 230                 if (BN_mod_add(s, tmp, tmp2, order, ctx) == 0)
 231                         goto err;
 232         } while (BN_is_zero(s));
 233         ok = 1;
 234
 235 err:
 236         EC_POINT_free(C);
 237         if (ctx != NULL) {
 238                 BN_CTX_end(ctx);
 239                 BN_CTX_free(ctx);
 240         }
 241         if (ok == 0) {
 242                 ECDSA_SIG_free(newsig);
 243                 newsig = NULL;
 244         }
 245         return newsig;
 246 }
 247
 248 int
 249 gost2001_do_verify(BIGNUM *md, ECDSA_SIG *sig, GOST_KEY *ec)
 250 {
 251         BN_CTX *ctx = BN_CTX_new();
 252         const EC_GROUP *group = GOST_KEY_get0_group(ec);
 253         BIGNUM *order;
 254         BIGNUM *e = NULL, *R = NULL, *v = NULL, *z1 = NULL, *z2 = NULL;
 255         BIGNUM *X = NULL, *tmp = NULL;
 256         EC_POINT *C = NULL;
 257         const EC_POINT *pub_key = NULL;
 258         int ok = 0;
 259
 260         if (ctx == NULL)
 261                 goto err;
 262         BN_CTX_start(ctx);
 263         if ((order = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 264                 goto err;
 265         if ((e = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 266                 goto err;
 267         if ((z1 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 268                 goto err;
 269         if ((z2 = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 270                 goto err;
 271         if ((tmp = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 272                 goto err;
 273         if ((X = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 274                 goto err;
 275         if ((R = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 276                 goto err;
 277         if ((v = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 278                 goto err;
 279
 280         if (EC_GROUP_get_order(group, order, ctx) == 0)
 281                 goto err;
 282         pub_key = GOST_KEY_get0_public_key(ec);
 283         if (BN_is_zero(sig->s) || BN_is_zero(sig->r) ||
 284             BN_cmp(sig->s, order) >= 1 || BN_cmp(sig->r, order) >= 1) {
 285                 GOSTerror(GOST_R_SIGNATURE_PARTS_GREATER_THAN_Q);
 286                 goto err;
 287         }
 288
 289         if (BN_mod_ct(e, md, order, ctx) == 0)
 290                 goto err;
 291         if (BN_is_zero(e))
 292                 BN_one(e);
 293         if ((v = BN_mod_inverse_ct(v, e, order, ctx)) == NULL)
 294                 goto err;
 295         if (BN_mod_mul(z1, sig->s, v, order, ctx) == 0)
 296                 goto err;
 297         if (BN_sub(tmp, order, sig->r) == 0)
 298                 goto err;
 299         if (BN_mod_mul(z2, tmp, v, order, ctx) == 0)
 300                 goto err;
 301         if ((C = EC_POINT_new(group)) == NULL)
 302                 goto err;
 303         if (EC_POINT_mul(group, C, z1, pub_key, z2, ctx) == 0) {
 304                 GOSTerror(ERR_R_EC_LIB);
 305                 goto err;
 306         }
 307         if (EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group, C, X, NULL, ctx) == 0) {
 308                 GOSTerror(ERR_R_EC_LIB);
 309                 goto err;
 310         }
 311         if (BN_mod_ct(R, X, order, ctx) == 0)
 312                 goto err;
 313         if (BN_cmp(R, sig->r) != 0) {
 314                 GOSTerror(GOST_R_SIGNATURE_MISMATCH);
 315         } else {
 316                 ok = 1;
 317         }
 318 err:
 319         EC_POINT_free(C);
 320         if (ctx != NULL) {
 321                 BN_CTX_end(ctx);
 322                 BN_CTX_free(ctx);
 323         }
 324         return ok;
 325 }
 326
 327 /* Implementation of CryptoPro VKO 34.10-2001 algorithm */
 328 int
 329 VKO_compute_key(BIGNUM *X, BIGNUM *Y, const GOST_KEY *pkey, GOST_KEY *priv_key,
 330     const BIGNUM *ukm)
 331 {
 332         BIGNUM *p = NULL, *order = NULL;
 333         const BIGNUM *key = GOST_KEY_get0_private_key(priv_key);
 334         const EC_GROUP *group = GOST_KEY_get0_group(priv_key);
 335         const EC_POINT *pub_key = GOST_KEY_get0_public_key(pkey);
 336         EC_POINT *pnt;
 337         BN_CTX *ctx = NULL;
 338         int ok = 0;
 339
 340         pnt = EC_POINT_new(group);
 341         if (pnt == NULL)
 342                 goto err;
 343         ctx = BN_CTX_new();
 344         if (ctx == NULL)
 345                 goto err;
 346         BN_CTX_start(ctx);
 347         if ((p = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 348                 goto err;
 349         if ((order = BN_CTX_get(ctx)) == NULL)
 350                 goto err;
 351         if (EC_GROUP_get_order(group, order, ctx) == 0)
 352                 goto err;
 353         if (BN_mod_mul(p, key, ukm, order, ctx) == 0)
 354                 goto err;
 355         if (EC_POINT_mul(group, pnt, NULL, pub_key, p, ctx) == 0)
 356                 goto err;
 357         if (EC_POINT_get_affine_coordinates_GFp(group, pnt, X, Y, ctx) == 0)
 358                 goto err;
 359         ok = 1;
 360
 361 err:
 362         if (ctx != NULL) {
 363                 BN_CTX_end(ctx);
 364                 BN_CTX_free(ctx);
 365         }
 366         EC_POINT_free(pnt);
 367         return ok;
 368 }
 369
 370 int
 371 gost2001_keygen(GOST_KEY *ec)
 372 {
 373         BIGNUM *order = BN_new(), *d = BN_new();
 374         const EC_GROUP *group = GOST_KEY_get0_group(ec);
 375         int rc = 0;
 376
 377         if (order == NULL || d == NULL)
 378                 goto err;
 379         if (EC_GROUP_get_order(group, order, NULL) == 0)
 380                 goto err;
 381
 382         do {
 383                 if (BN_rand_range(d, order) == 0) {
 384                         GOSTerror(GOST_R_RANDOM_NUMBER_GENERATOR_FAILED);
 385                         goto err;
 386                 }
 387         } while (BN_is_zero(d));
 388
 389         if (GOST_KEY_set_private_key(ec, d) == 0)
 390                 goto err;
 391         rc = gost2001_compute_public(ec);
 392
 393 err:
 394         BN_free(d);
 395         BN_free(order);
 396         return rc;
 397 }
 398 #endif